孟巖

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)公路基本建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，新疆 烏魯木齊 830002）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速公路建設(shè)規(guī)模在不斷擴(kuò)大。然而，在高速公路建設(shè)中，一些施工單位卻存在偷工減料的現(xiàn)象，給高速公路建設(shè)帶來了極大的安全隱患。因此，為了保障高速公路建設(shè)的質(zhì)量和人民的生命、財(cái)產(chǎn)安全，需要加強(qiáng)對(duì)高速公路項(xiàng)目的檢測(cè)，不斷地更新和改進(jìn)高速公路的檢測(cè)技術(shù)，進(jìn)而使得高速公路建設(shè)過程中存在的安全隱患問題能夠得到解決。

1 高速公路無損檢測(cè)技術(shù)概述

在高速公路建設(shè)中，無損檢測(cè)技術(shù)是一個(gè)關(guān)鍵性內(nèi)容。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，以往僅憑表面檢查的方法，已不能對(duì)公路工程的安全進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)。因此，需要對(duì)現(xiàn)有的公路工程檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行革新，從而產(chǎn)生了無損檢測(cè)技術(shù)。目前無損檢測(cè)技術(shù)包括沖擊波檢測(cè)、超聲檢測(cè)、脈沖雷達(dá)、光學(xué)干涉、聲發(fā)射、自然電位、紅外線、X射線、振動(dòng)測(cè)試等。例如，將無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于高速公路項(xiàng)目，不僅可以對(duì)高速公路的安全性進(jìn)行有效的檢測(cè)，還可以對(duì)道路結(jié)構(gòu)的破壞情況進(jìn)行分析。又如，根據(jù)道路的污染程度、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕程度，可以使用一個(gè)固定支架的發(fā)電機(jī)，利用回聲波的方式來探測(cè)高速公路的損傷狀況和裂縫狀況。從檢測(cè)的效果上來說，無損檢測(cè)技術(shù)要比傳統(tǒng)的侵入式檢查方便、精確，既能減少工程造價(jià)，又能確保檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

例如，利用雷達(dá)探測(cè)技術(shù)對(duì)高速公路進(jìn)行全方位的掃描，可以發(fā)現(xiàn)高速公路上的空洞，既可以提高檢測(cè)的效率，又可以提高測(cè)量結(jié)果的精度。這主要是由于聲波可以有效地檢測(cè)高速公路的腐蝕情況，并對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行重點(diǎn)掃描。然而，在進(jìn)行無損檢測(cè)時(shí)，需要采用專業(yè)的檢測(cè)儀器，并配備專門的檢測(cè)人員，確保公路工程的安全性和高效性。通常，在公路工程中，為了確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要將無損檢測(cè)裝置置于檢測(cè)位置附近，或?qū)λx位置進(jìn)行檢測(cè)。無損檢測(cè)技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)對(duì)高速公路的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，并能有效地保障高速公路的整體結(jié)構(gòu)。無損檢測(cè)技術(shù)需要對(duì)檢測(cè)的目標(biāo)進(jìn)行仔細(xì)的分析，才能確保檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)性和合理性。

2 無損檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 非破壞性

非破壞性是無損檢測(cè)技術(shù)最顯著的特點(diǎn)。在公路工程實(shí)踐中，無損檢測(cè)技術(shù)不會(huì)影響高速公路結(jié)構(gòu)的化學(xué)性能及目標(biāo)的物理性能。而且，該方法不會(huì)對(duì)所檢測(cè)的高速公路工程的完整性造成負(fù)面的影響。

2.2 全面性

基于無損檢測(cè)技術(shù)在高速公路上的應(yīng)用，雖然其基本特點(diǎn)是非破壞性的，但是在實(shí)際的檢測(cè)中，能夠根據(jù)不同的目標(biāo)進(jìn)行分析，這是傳統(tǒng)的破壞性檢測(cè)技術(shù)所不具備的。

2.3 全過程性

傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)主要是針對(duì)原材料的檢測(cè)。比如，公路機(jī)械的技術(shù)檢測(cè)，就是對(duì)牽拉、彎曲等環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)檢測(cè)。換而言之，常規(guī)的破壞性檢測(cè)只是對(duì)原料的性能進(jìn)行檢測(cè)，而非破壞性檢測(cè)不會(huì)對(duì)被測(cè)物體的性能造成任何損傷。無損檢測(cè)技術(shù)在某種程度上能夠?qū)Ω鞣N施工工藝進(jìn)行檢測(cè)。

3 高速公路無損檢測(cè)方法

3.1 回聲波檢測(cè)法

在高速公路工程無損檢測(cè)中，回聲波檢測(cè)法是一種重要的檢測(cè)方法?；芈暡z測(cè)法的原理是利用回聲波全面分析高速公路等檢測(cè)對(duì)象的結(jié)構(gòu)，快速、直觀地反映高速公路等工程的缺陷。如果在檢測(cè)過程中回聲波形相同，則表示高速公路等檢測(cè)對(duì)象沒有質(zhì)量問題；如果回聲波形不一致，則表示高速公路工程存在缺陷。檢測(cè)人員將回聲波不一致的區(qū)域作為重點(diǎn)區(qū)域，進(jìn)行詳細(xì)探索，找出結(jié)構(gòu)缺陷區(qū)域。另外，在公路工程無損檢測(cè)中，采用回聲波檢測(cè)法，可以準(zhǔn)確檢測(cè)被測(cè)物中存在空洞的情況，并能準(zhǔn)確反映空洞的直徑。從實(shí)際檢測(cè)效果看，回聲波檢測(cè)法具有明顯的優(yōu)越性。此外，沒有放射性的危險(xiǎn)。應(yīng)用回聲波檢測(cè)法檢測(cè)結(jié)構(gòu)物的安全，是一種有效的方法。另外，回聲波檢測(cè)法還可以對(duì)金屬和塑料管道中出現(xiàn)的孔洞進(jìn)行詳細(xì)的檢測(cè)，包括檢測(cè)孔洞的直徑，甚至能夠準(zhǔn)確地顯示出孔洞的位置。回聲波檢測(cè)法是一種非常安全、準(zhǔn)確的檢測(cè)方法，只需要對(duì)結(jié)構(gòu)物的同一面進(jìn)行檢測(cè)，就能夠準(zhǔn)確地顯示出孔洞的位置和直徑。但回聲波檢測(cè)法也存在一些缺陷。

其一，檢測(cè)到的孔洞往往比實(shí)際孔洞直徑大，因此在某些關(guān)鍵界面位置需要全面檢測(cè)，僅采用同一面檢測(cè)方法，很可能無法準(zhǔn)確顯示缺陷的位置和面積。再者，如果從底部檢測(cè)結(jié)構(gòu)，可能測(cè)出的孔洞比實(shí)際孔洞小。

其二，回聲波檢測(cè)法的速度較慢。

其三，必要時(shí)需要補(bǔ)充相關(guān)資料。因此，回聲波檢測(cè)法在實(shí)際應(yīng)用中有一定的局限性。

3.2 探地雷達(dá)（GPR）檢測(cè)法

探地雷達(dá)檢測(cè)法是利用天線發(fā)射、接收高頻電磁波、探測(cè)介質(zhì)內(nèi)部物質(zhì)性質(zhì)和分布規(guī)律的地球物理方法。通過地面無線雷達(dá)檢測(cè)路面1m以下的高速公路，包括管道破裂、瀝青厚度、混凝土板缺陷等。目前，探地雷達(dá)檢測(cè)法能夠?qū)崿F(xiàn)三維檢測(cè)，準(zhǔn)確定位道路的平面和縱、橫斷面信息，大大提高了檢測(cè)的精度。近幾年來，三維雷達(dá)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部病害的檢測(cè)，如路面承載力、混凝土板內(nèi)部破損、接縫積水等。探地雷達(dá)檢測(cè)法具有快速、連續(xù)、高分辨率、操作靈活、成本低等優(yōu)點(diǎn)。探地雷達(dá)檢測(cè)車在夜間行駛，能夠?qū)Φ缆愤M(jìn)行無損檢測(cè)，數(shù)據(jù)非常準(zhǔn)確，可以為今后的道路設(shè)計(jì)和改造提供可靠的數(shù)據(jù)支持。另外，探地雷達(dá)檢測(cè)法能準(zhǔn)確定位金屬材料的位置，如混凝土灌漿管道，能準(zhǔn)確定位鋼筋位置，方便施工人員使用。通過對(duì)實(shí)際檢測(cè)工作的總結(jié)，發(fā)現(xiàn)探地雷達(dá)檢測(cè)法的應(yīng)用范圍很廣，主要包括：低分辨率深度探測(cè)，高分辨率淺穿透，探測(cè)隱藏特征，如拱肩墻。在應(yīng)用過程中，探地雷達(dá)檢測(cè)法存在一定的局限性。比如，探地雷達(dá)無法準(zhǔn)確檢測(cè)出金屬管道中的孔洞，無法準(zhǔn)確檢測(cè)出孔洞的直徑；與其他無損檢測(cè)方法相比，探地雷達(dá)檢測(cè)法雖然有優(yōu)點(diǎn)，但是局限性也是十分明顯的。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行針對(duì)性的選擇，以保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性[1]。

3.3 射線探傷法

在高速公路的無損檢測(cè)中，射線探傷法存在著一定的局限性。其檢測(cè)原理主要是將底片放置在混凝土結(jié)構(gòu)中，通過X射線或者γ射線檢測(cè)敏感底片，從而檢測(cè)出高速公路工程存在的問題。射線探傷法和其他無損檢測(cè)方法一樣，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)鋼筋的位置。適用于開放交通條件下的高速公路，并能獲得清晰的圖像。圖像信息在理想情況下非常準(zhǔn)確，而且所需操作人員較少。但射線探傷法需要有強(qiáng)彈射源穿透橫截面，以獲取相關(guān)信息技術(shù)數(shù)據(jù)，增加檢測(cè)成本，但能有效保障結(jié)構(gòu)的健康和安全。射線探傷法應(yīng)用于高速公路工程檢測(cè)，不僅能獲得清晰的結(jié)構(gòu)和斷面信息，而且能清晰掌握鋼筋的位置。射線探傷法具有很強(qiáng)的穿透力，可以釋放150mm的銥、400mm的鈷，另外X射線源的穿透力可以達(dá)到1500mm。需要把射線源放置在一個(gè)特殊的金屬盒子里，并且可以自動(dòng)關(guān)閉。這是一種主動(dòng)的安全措施，在通道方便、安全的情況下，射線源可以提供清晰的圖像，所以射線探傷法被廣泛應(yīng)用于無損檢測(cè)。

3.4 滲透檢測(cè)法

滲透檢測(cè)法主要用于檢測(cè)金屬和非金屬材料表面的裂紋、褶皺、夾雜、凹坑、疏松等缺陷。在檢測(cè)過程中，能夠準(zhǔn)確地確定相應(yīng)缺陷的位置和相對(duì)尺寸。滲透檢測(cè)法的突出優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且在過程中不需要耦合，探頭也不需要有針對(duì)性地接觸。它的缺點(diǎn)是只能檢測(cè)導(dǎo)體材料，穿透力很強(qiáng)，需要相應(yīng)的參考標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)。除此之外，在紅外線或者自然光的照射下，物體的具體位置會(huì)出現(xiàn)液體泄漏的問題。滲透檢測(cè)法在公路工程檢測(cè)中有很大的優(yōu)勢(shì)，主要是能夠?qū)Ω鞣N材料的成分進(jìn)行集中分析和檢測(cè)，不管是金屬材料還是非金屬材料，都能檢測(cè)到。除此之外，滲透檢測(cè)法的靈活性也很強(qiáng)，能夠發(fā)現(xiàn)一些細(xì)微的問題。當(dāng)然，滲透檢測(cè)法也存在一些缺陷，不適合檢測(cè)疏松材料。

4 無損檢測(cè)技術(shù)在高速公路施工檢測(cè)中的應(yīng)用

無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用能夠確保在無損的情況下，對(duì)高速公路的情況作出科學(xué)的評(píng)估和分析，了解高速公路可能存在的缺陷，并采取針對(duì)性措施進(jìn)行高速公路缺陷的修補(bǔ)。

4.1 超聲波技術(shù)在高速公路樁基中的應(yīng)用

高速公路基樁成孔后，在灌注混凝土前，先在樁內(nèi)埋設(shè)數(shù)根聲測(cè)管作為聲波發(fā)射和接收換能器的通道，將超聲波發(fā)射器和接收換能器置于聲測(cè)管的測(cè)量點(diǎn)。在樁身混凝土灌注幾天后開始檢測(cè)，利用聲波檢測(cè)儀沿樁身縱軸方向間隔一定間距，逐點(diǎn)檢測(cè)聲波通過樁身各截面的聲學(xué)參數(shù)，然后處理、分析、判斷這些檢測(cè)數(shù)據(jù)，確定缺陷的位置、范圍和程度，推斷樁身混凝土的連續(xù)性、完整性和均勻性狀況，評(píng)定樁身完整性等級(jí)。該方法具有較高的準(zhǔn)確性，能定量地分析樁身缺陷的大小及具體位置。缺點(diǎn)是需要埋設(shè)聲測(cè)管，造成施工不便，增加成本，而且現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)費(fèi)時(shí)，檢測(cè)效率低。

4.2 光纖傳感技術(shù)在高速公路檢測(cè)中的應(yīng)用

光纖傳感器是通過光纖將光源入射的光束送至調(diào)制器，在調(diào)制器中與外界的測(cè)量參數(shù)發(fā)生交互作用，使光的性質(zhì)發(fā)生變化，成為調(diào)制后的光信號(hào)，再通過光纖送至光電器件、解調(diào)器，得到被測(cè)參數(shù)。目前高速公路健康狀況檢測(cè)主要采用光纖傳感器進(jìn)行應(yīng)變檢測(cè)，光纖傳感器可粘貼于結(jié)構(gòu)物表面，或通過預(yù)埋實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)物內(nèi)部物理量的測(cè)量。利用光纖傳感器測(cè)量混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷時(shí)的應(yīng)變，根據(jù)應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系曲線確定損傷程度及擴(kuò)展方式。這種檢測(cè)方式不受其他因素干擾，光信號(hào)在傳輸過程中不會(huì)產(chǎn)生干擾，具有良好的柔韌性，可以在現(xiàn)場(chǎng)加工成任意形狀的傳感器陣列。

4.3 無損檢測(cè)技術(shù)在路面破損檢測(cè)中的應(yīng)用

該檢測(cè)主要采用攝像技術(shù)和攝影技術(shù)，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地拍攝高速公路在使用過程中出現(xiàn)的破損情況，然后利用圖像檢測(cè)和圖像處理技術(shù)分析高速公路是否存在疏松、裂縫等問題。通過這種方法，可以實(shí)時(shí)了解高速公路的破損狀況，并能及時(shí)采取相應(yīng)的措施。但是需要注意的是，目前的圖像處理技術(shù)雖然能夠起到一定的作用，但是很難保證分析結(jié)果的可靠性。因此，隨著無損檢測(cè)技術(shù)的不斷升級(jí)與發(fā)展，未來X射線和數(shù)字圖像處理技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。同時(shí)，追求圖像處理的可靠性和處理速度，將成為未來圖像處理研究的一個(gè)新方向和趨勢(shì)。

4.4 無損檢測(cè)技術(shù)在路面車轍檢測(cè)中的應(yīng)用

路面車轍是公路養(yǎng)護(hù)與質(zhì)量管理的關(guān)鍵指標(biāo)之一，國(guó)內(nèi)外在路面車轍檢測(cè)方面已取得較好成績(jī)，并能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的檢測(cè)和評(píng)估。路面車轍檢測(cè)主要采用非接觸式測(cè)距傳感器，檢測(cè)橫梁與左右車轍的高差及行駛中線距離，完成車轍相對(duì)深度計(jì)算。車轍自動(dòng)檢測(cè)儀能夠快速、連續(xù)地檢測(cè)車轍，應(yīng)用中不僅可靠性高，而且安全性高。檢測(cè)工作本身不影響車輛正常行駛。

5 無損檢測(cè)技術(shù)在高速公路工程檢測(cè)中的應(yīng)用趨勢(shì)

磁粉檢測(cè)技術(shù)和滲透性檢測(cè)技術(shù)雖然在高速公路工程檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是在質(zhì)量和精確度上卻存在著一定的缺陷，磁粉檢測(cè)技術(shù)不能直接檢測(cè)不銹鋼材料，也不能檢測(cè)鋁、鎂等非磁性材料。除此之外，滲透檢測(cè)技術(shù)缺乏深度檢測(cè)的能力，從這一點(diǎn)來看，無損檢測(cè)技術(shù)在高速公路工程檢測(cè)中的應(yīng)用并不理想，還需要從各方面進(jìn)行優(yōu)化，才能達(dá)到理想的效果。

無論是哪一種無損檢測(cè)技術(shù)，都可以獨(dú)立完成檢測(cè)任務(wù)，但是每一項(xiàng)無損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)都是顯而易見的。所以在選擇無損檢測(cè)技術(shù)的時(shí)候，需要考慮到高速公路工程的實(shí)際情況和需求，選擇更加科學(xué)、合理、實(shí)用的檢測(cè)技術(shù)，充分利用各種無損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，盡量減少誤差帶來的問題，才能在一定程度上提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

6 結(jié)語(yǔ)

總而言之，無損檢測(cè)技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在保證高速公路質(zhì)量方面起著重要作用。它不僅可以保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)性、準(zhǔn)確性，而且可以降低工程檢測(cè)成本，保證工程檢測(cè)的質(zhì)量與效率。目前，無損檢測(cè)技術(shù)已能夠滿足高速公路檢測(cè)的各方面需求。為充分發(fā)揮無損檢測(cè)技術(shù)的相關(guān)優(yōu)勢(shì)，需要相關(guān)專業(yè)人員準(zhǔn)確分析、預(yù)測(cè)、勘察實(shí)際情況。只有科學(xué)合理地應(yīng)用無損檢測(cè)技術(shù)，提高專業(yè)技術(shù)人員知識(shí)水平，建立完善的無損檢測(cè)體系，才能保證無損檢測(cè)的質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)高速公路工程建設(shè)的全面發(fā)展。